[发明专利]多色微型LED阵列光源

说明书

各种实施例包含使不同色彩的光束能够良好地重叠的多色微型LED阵列光源。该多色微型LED阵列光源包含：导热基板；及多个不同色彩的微型LED阵列，其整合于该导热基板上。每一阵列内的该微型LED经电连接使得其可全部被一齐驱动。该多色阵列光源还包含控制器，该控制器电耦合至该微型LED阵列且驱动该微型LED阵列。该控制器以下述方式驱动该微型LED：产生具有空间波长的输出光分布及适合于用作光源的角分布。

相关申请的交叉引用

本申请案依据35 U.S.C.§119(e)主张2016年11月10日提出申请的序列号为62/420,260的美国临时专利申请案“Full color LED array light source”及2017年9月12日提出申请的序列号为15/701,450的美国专利申请案“Multi-Color Micro-LED ArrayLight Source”的优先权。所有上述申请案的主题通过对其全文引用方式而被并入本文中。

技术领域

本发明大体而言是关于基于单片整合式微型LED阵列的多色光源，举例而言其可用于需要准直全色照明的应用中。不同色彩的微型LED阵列是以交错方式配置以达成更具空间均匀性的色彩混合。

背景技术

发光二极管(LED)广泛用于各种照明应用中，诸如指示灯、交通信号灯、LCD背光照明及一般照明。对于需要全色彩可调整灯的照明应用而言，由单独红色LED芯片、绿色LED芯片及蓝色LED芯片组成的整合式RGB灯模块已被市场广泛采用。

通常，红色、绿色及蓝色LED芯片中的每一个由其自身的控制器独立地控制。透过控制注入至红色LED、绿色LED及蓝色LED中的电流来调整红色光、绿色光及蓝色光的量，由此调谐输出光色彩。然而，诸如舞台照明、环境照明及色彩可调整的自动头灯等特定应用也需要准直光束照明。在传统RGB灯模块中，单独红色LED芯片、绿色LED芯片及蓝色LED芯片是并列放置的。该配置在红色源、绿色源及蓝色源之间产生中心至中心位移，该配置大于芯片大小。当使用共享投影光学器件投影此RGB光源时，经投影红色、绿色及蓝色光束的中心位移被该投影光学器件放大，这导致非期望色彩假影，尤其在投影图案的边缘处。另外，在使用单独红色、绿色及蓝色LED芯片的传统投影系统中，可需要额外光学组件(诸如多个准直透镜及二向色镜)以确保来自不同芯片的光较佳地重叠组合。这给总系统引入复杂性及更大大小。

因此，广泛地需要具备单片整合式组态及更具空间性均匀色彩混合特征的多色光源。

发明内容

作为一实例，整合式RGB灯模块包含交错于导热基板上的红色微型LED阵列、绿色微型LED阵列及蓝色微型LED阵列。通过以尺寸为L/N的红色、绿色及蓝色微型LED的交错式Nx N阵列来替换传统RGB灯模块中的尺寸为L的单独红色、绿色及蓝色LED芯片，红色、绿色及蓝色光源的中心位移由于因子N而减小。此可显著地减少传统RGB灯模块中所存在的色彩假影。

在一个方面，多色LED阵列光源包含：导热基板；及不同色彩的微型LED的阵列，其被单片地整合于该导热基板上。发射不同色彩的微型LED整合于同一基板上以形成单个芯片。举例而言，以下述方式配置微型LED：产生具有空间分布的输出光、适合于用作全色彩准直光束照明光源的色彩可调谐性及角分布。

在一项实施例中，多色微型LED阵列光源包含多个微型LED阵列，其中一个阵列内的所有微型LED都具有相同色彩。每一阵列中的微型LED(举例而言)串联或并联电连接在一起，因此其可被一齐驱动而非个别地受控制。作为一项实例，RGB光源包含红色、绿色及蓝色微型LED阵列。微型LED阵列经实体地配置使得不同色彩LED是交错的。作为一项实例，微型LED可被配置为红色LED、绿色LED及蓝色LED的交错条带。作为另一实例，微型LED可经配置以形成红色LED、绿色LED及蓝色LED的交错像素。